使用潜望镜设计的用于双培养环的光度计光耦合的制作方法

本申请要求于2019年8月28日提交的第62/893,063号美国临时专利申请的利益，其全部内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明一般地涉及用于将光度计耦合到培养环以用于自动临床化学分析器体外诊断应用的系统、方法和设备。

背景技术

体外诊断（IVD）允许实验室基于对病人流体样本执行的化验来帮助疾病的诊断。IVD包括能够通过从病人的体液或脓肿取得的液体样本的分析来执行的与病人诊断和治疗相关的各种类型的分析测试和化验。这些化验通常利用自动临床化学分析器（分析器）来进行，包含病人样本的流体容器（诸如，管或小瓶）已被装载到所述自动临床化学分析器（分析器）上。分析器从小瓶提取液体样本，并且在特殊反应比色杯或管（通常称为反应器皿）中组合样本与各种试剂。

模块化方案经常被用于分析器。一些较大系统包括实验室自动化系统，所述实验室自动化系统能够使病人样本在一个样本处理模块和另一模块之间穿梭。这些模块包括一个或多个站，包括样本处理站和测试站。测试站是专门从事某些类型的化验并且向分析器中的样本提供预定义测试服务的单元。示例性测试站包括免疫测定（IA）和临床化学（CC）站。在一些实验室（通常包括较小的实验室）中，这些测试站能够被提供作为独立/单独的分析器或测试模块，从而允许操作人员在实验室中的每个站手动地装载和卸载个体样本或样本盘以用于CC或IA测试。

在典型CC分析器/模块的中心，是培养环组件。为了执行上述化验，反应需要发生在很好地控制的温度范围，通常与人体样本的标称温度一致。培养器环相对于固定底座旋转，通常由贴附到底座的电机驱动，所述电机驱动移动环上的齿环或皮带。这允许并行地执行不同长度的化验，从而同时允许一些比色杯接收分析物/试剂，一些比色杯接收样本等分试样，一些比色杯被分析，一些比色杯被洗涤，等等。与本申请特别相关的一种化验是光度分析。使用耦合到环的光度计来执行这种分析，当样本管在环上移动时，所述光度计使光穿过样本管。

在一些系统中，为了调节温度，底座通常利用由控制器驱动的传统加热元件来加热，所述控制器从与底座处于热接触的温度传感器接收热反馈。热控底座加热底座和培养器环之间的气隙，该气隙加热比色杯。提供外壳以帮助隔绝内部整个体积的空气。通过驻留在热调节的空气中，当处于稳态条件时，环保持设置的温度。

在其他系统中，为了调节温度，双反应环利用水来填充，水由封闭加热器元件加热，该封闭加热器元件由从与水接触的温度传感器接收热反馈的控制器驱动。这将水浴加热到期望的反应温度。反应比色杯与水浴直接接触，并且按照恒定运动移动以在稳态条件下保持设置的点。

最近，双培养环设计已被开发以增加CC模块的吞吐量。与传统单环设计相比，双培养环具有两个环：内环和更大的外环。每个环能够独立地运输样本通过不同化验。然而，由于空间约束，当前双培养环设计不允许使用光度计光源和光检测器部件的直接光耦合。

技术实现要素：

通过提供与使用潜望镜设计将光度计耦合到双培养环相关的方法、系统和设备，本发明的实施例解决和克服以上短处和缺点中的一个或多个。

根据一些实施例，一种用于将光度计耦合到培养环以用于体外诊断的系统包括一个或多个光源、培养环组件和两个光度计。培养环组件包括内槽和外槽。每个槽包括（a）包括内孔径的内壁和（b）包括外孔径的外壁。第一光度计关于所述内槽而被安置。这个第一光度计包括：第一光学壳体，引导来自所述光源的光通过所述内槽的所述外孔径；和第一检测器，被安置为接收通过所述内槽的所述内孔径的所述光。第二光度计关于所述外槽而被安置。这个第二光度计包括：第二光学壳体，引导来自所述光源的所述光通过所述外槽的所述内孔径；和第二检测器，被安置为接收通过所述外槽的所述外孔径的所述光。

根据本发明的另一方面，一种光度计系统包括光学壳体和检测器。所述光学壳体包括两个通道和一个或多个反射表面。所述第一通道容纳传送来自一个或多个光源的光的光纤线缆。所述第二通道按照一定角度连接到所述第一通道。所述反射表面将来自所述光纤线缆的所述光重新引导到所述第二通道。所述检测器被取向为关于所述光学壳体的所述第二通道平行，并且所述检测器基于从所述光学壳体接收的所述光产生光度测量。

在其他实施例中，一种在体外诊断系统中测试样本的方法包括：从光学壳体的垂直通道中的光纤线缆接收光信号。所述光信号被引导到所述光学壳体的反射表面上，以使得所述光信号按照一定角度反射并且通过培养环组件的槽的第一孔径。所述光信号由检测器通过所述培养环组件的所述槽的第二孔径接收。然后，所述光信号被处理以确定一个或多个光度测量。

通过参照附图进行的对说明性实施例的下面详细描述，本发明的另外的特征和优点将会变得清楚。

附图说明

通过下面的详细描述在结合附图阅读时，最好地理解本发明的前述和其他方面。为了图示本发明的目的，在附图中示出目前优选的实施例，然而，应该理解，本发明不限于公开的特定工具。附图中包括下面的图：

图1图示根据一些实施例的用于将光度计耦合到培养环以用于体外诊断的系统；

图2提供本发明的一些实施例中的光学壳体能够如何被安装在底板上的示例；

图3示出根据一些实施例的螺钉能够如何被使用以将检测器安装在底板125上的示例；

图4示出培养环组件的外环上的示例性光学壳体的安装；

图5示出图4中呈现的完全安装的光学壳体的俯视图；

图6示出安置在培养环组件的外环上的示例性光学壳体和检测器的俯视图；

图7A示出根据一些实施例的用于将光度计耦合到双培养环的第一示例性配置；

图7B示出图7A中示出的第一示例的替代实现方式，其中光源被安装在底板上方；

图8A示出根据一些实施例的用于将光度计耦合到双培养环的第二示例性配置；

图8B示出图8A中示出的第二示例的替代实现方式，其中光源被安装在底板上方；

图9A示出根据一些实施例的用于将光度计耦合到双培养环的第三示例性配置；

图9B示出图9A中示出的第三示例的替代实现方式，其中光源被安装在底板上方；

图10A示出根据一些实施例的用于将光度计耦合到双培养环的第四示例性配置；和

图10B示出图10A中示出的第四示例的替代实现方式，其中光源被安装在底板上方。

具体实施方式

本发明一般地涉及与使用潜望镜设计将光度计耦合到双培养环相关的方法、系统和设备。更具体地讲，利用本文中公开的设计，光源（例如，卤素、LED或混合物）在底板下方位于任何期望的空间位置，并且由光纤线缆耦合到最小空间中的双培养环之间的潜望镜组件。光从该光纤通过一组非球面准直透镜而被聚焦，然后通过光学反射镜、抛物面镜、二向色透镜或棱镜按照一定角度（例如，45度）转向以撞击用于合适的光束对准的目标孔径以便穿过光学比色杯从而撞击检测器。在一些实施例中，能够实现这一点以使用分叉光纤使用单个光源供应环的两侧。同样地，在一些实施例中，可利用单个光源和单支光纤来实现本文中公开的一般设计。

图1图示根据一些实施例的用于将光度计耦合到培养环以用于体外诊断的系统100。培养环组件105包括外槽105A和内槽105B。每个槽包括两个孔径。为了清楚，图1仅关于内槽105B示出这些孔径。具体地讲，内槽105B具有在外壁（即，与培养环组件105的中心点相距最远的壁）上的第一孔径105C和在内壁（即，最靠近培养环组件105的中心点的壁）上的第二孔径105D。

图1示出包括光学壳体110和检测器115的光度计组件。一个或多个光源（图1中未示出）经光纤线缆120向光学壳体110传送光。如本领域通常所理解的，光纤允许可变长度柔性线缆在长距离上传送光。因此，光纤的使用允许光源根据需要位于培养环组件105下方以满足间隔约束、满足可制造性规范、允许维修进入等。

光学壳体110基于“潜望镜”设计，所述“潜望镜”设计允许光学壳体110安装在培养环组件105的槽之间的最小空间位置中。在光学壳体110内，垂直通道110A容纳光纤线缆120。非球面准直透镜110D将来自光纤线缆120的光聚焦在反射表面110C上。这个反射表面110C可包括例如光学反射镜、抛物面镜、二向色透镜或棱镜。反射表面110C重新引导光穿过水平通道110B并且通过内槽105B的第一孔径105C。

继续参照图1，检测器115被安置为接收通过内槽105B的第二孔径105D的光。在系统100的操作期间，盛装样本的器皿移动通过内槽105B。器皿可以是透明的，或者包括窗口，当光从光学壳体110传送给检测器115时，光穿过该窗口。如光度测量领域技术人员将会理解的，识别测试样本中的有机和无机化合物的一种方法是引入化学试剂，所述化学试剂与样本中的特定离子发生反应，从而使离子改变颜色。当光穿过由试剂着色的样本时，一种或多种颜色基于存在的离子而被吸收。检测器115能够然后分析未被吸收的光以推断什么化合物存在于样本中。

在图1中，光度计的部件被安装在培养环组件105下方的底板125上。更具体地讲，培养环组件105包括由外槽105A和内槽105B的敞开部分定义的上表面130A以及与上表面130A相对定位的下表面130B。底板125被安置在培养环组件105的下表面130B下方。这个底板125被安装在分析器系统的下部部件上，以使得在由系统正在执行样本分析的同时，底板125与培养环组件105一起旋转。光学壳体110和检测器115然后被安装到底板125。在关于外槽105A安置第二光度计的实施例中，那些部件能够同样地被安装在同一底板125上。应该注意的是，将单个安装底板用于光学壳体110和检测器115二者允许精确对准和容易制造。

图2提供本发明的一些实施例中的光学壳体110能够如何被安装在底板125上的示例。密封件215被用于将光学壳体110耦合到培养环组件105以在使振动最小化的同时提供紧密连接。这个密封件215可以是例如u形橡胶垫圈。光学壳体110包括两个腔，所述两个腔被调整尺寸以容纳销205。这些销205然后被插入到底板125中的销壳体210中以完成安装。在一些实施例中，销壳体210是可移动的。因此，光学壳体110的位置可关于检测器115和培养环组件105的孔径对准。一旦部件完全对准，销壳体210的位置能够被固定。然后，部件能够被拆卸并且部署到临床环境。在部署时，销壳体210的放置确保将会保持光学壳体110的对准位置。相似的过程可被用于检测器115的定位。例如，图3示出根据一些实施例的螺钉305能够如何被使用以将检测器115安装在底板125上的示例。根据需要，图2和3中示出的一般方法能够被应用于安装另外的光度计。

图4示出根据一些实施例的培养环组件404的外环上的光学壳体410的安装。这个示例，为了清楚，示出单个槽415；然而，在其他实施例中，在槽415内部，可包括另外的槽。另外，与培养环组件404相比，在图4的示例中，孔径420是圆形的，并且当将光学壳体410耦合到槽415时，使用圆形密封件425。使用垫圈430和螺母435来固定这种耦合，其中后者拧在光学壳体410的水平通道410A上的螺纹上。图5示出完全安装的光学壳体410的俯视图，其中螺母435被完全拧紧。

图6示出根据一些实施例的安置在培养环组件615的外环上的光学壳体605和检测器610的俯视图。在这个示例中，假设：存在必须在光学壳体605和检测器610之间保持的特定距离（由标记620表示）。为了支持这个距离，培养环组件615在光学壳体605周围局部地变窄，由此允许光学壳体605被安置为更靠近环的中心。

图7A-10B示出用于将光度计耦合到双培养环组件的示例性配置。在这些示例中，使用LED光源。如本领域通常所理解的，与传统卤素灯相比，LED灯允许更长的寿命，这又导致系统的更少的总体维护。在图7A中，两个检测器705A、705B与培养环组件720共面地安装在底板725上。单个LED光源710被用于向培养环组件720中的光学壳体提供光。例如，作为总体系统的成本减少的手段，单个光源的使用可以是优选的。分叉光纤束715分割光，以使得它能够被递送给每个个体光学壳体。图7B示出图7A中呈现的配置的替代实现方式。在图7B的示例中，单个LED光源710被安装在底板725上方。根据各因素（诸如，容易维修进入），具有分叉光纤束715的光纤光缆的使用允许任一配置中的光源710的安装。

图8A提供相似的配置，其中检测器805A、805B与培养环组件820共面地安装在底板825上。然而，与图7相比，在图8中，存在通过分开的光纤线缆815A、815B来连接的两个LED光源810A和810B。图8B示出这种配置的替代版本，其中LED光源810A和810B被安装在底板825上方。

图9A、9B、10A和10B示出这样的配置：检测器被安装在培养环组件下方。图9A类似于图7A，因为光源910经分叉光纤束915将光递送给安装在底板925上的培养环组件920中的光学壳体。然而，与图7A相比，光缆925A、925B分别被用于将在培养环组件920下方捕获的光中继给检测器905A和905B。图9B示出替代配置，其中光源910被安装在底板925上方，而检测器905A和905B再次位于底板925上方。

图10A使用对称双LED光源1010A、1010B，所述LED光源1010A、1010B通过光纤线缆1015A、1015B来连接到安装在底板1030上的培养环组件1020中的光学壳体。与图9A中提供的示例一样，图10A中示出的配置使用第二组光纤线缆1025A、1025B将光中继给培养环组件1020下方的检测器1005A、1005B。图10B示出替代配置，其中LED光源1010A、1010B被安装在底板1030上方。

可利用硬件和软件的组合来实现本公开的实施例。另外，由本公开的实施例采用的功能可被包括在具有例如计算机可读非暂态介质的一件制品（例如，一个或多个计算机程序产品）中。该介质已在其中包含例如用于提供和促进本公开的实施例的机构的计算机可读程序代码。所述一件制品能够被包括作为计算机系统的一部分或单独销售。

可自动地、或者完全或部分地响应于用户命令而执行本文中的功能和过程步骤。自动地执行的活动（包括步骤）在没有用户直接启动该活动的情况下响应于一个或多个可执行指令或装置操作而被执行。

图中示出的系统不是排他性的。可根据本发明的原理得到其他系统以完成相同目的。虽然已参照特定实施例描述本发明，但应该理解，本文中示出和描述的实施例和变型仅用于说明目的。在不脱离本发明的范围的情况下，可由本领域技术人员实现对当前设计的修改。如本文中描述的，能够使用硬件部件、软件部件和/或其组合实现各种系统、子系统、代理、管理器和过程。不应在35 U.S.C. 112（f）的条款下解释本文中的权利要求元件，除非使用短语“用于...的装置”明确地叙述该元件。